NL8801578A - Werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsmedium. - Google Patents
Werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsmedium. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8801578A NL8801578A NL8801578A NL8801578A NL8801578A NL 8801578 A NL8801578 A NL 8801578A NL 8801578 A NL8801578 A NL 8801578A NL 8801578 A NL8801578 A NL 8801578A NL 8801578 A NL8801578 A NL 8801578A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- regeneration
- medium
- expansion
- pressure
- thermal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2250/00—Special cycles or special engines
- F02G2250/12—Malone liquid thermal cycles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
Description
Werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsraedium.
(uitvinders G.A. Ackers en J.A. van der Werff)
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsme-dium, welke uitzetting in mechanische energie wordt omgezet, door bij voorbeeld een op een zuiger uitgeoefende druk die wordt overgebracht op een hydraulische motor.
In algemene betekenis heeft de uitvinding ten doel te voorzien in een werkwijze en inrichting waarmede men lage-temperatuur-energie kan omzetten in mechanische beweging, zoals deze geschikt is voor het aandrijven van motoren en dergelijke.
Dergelijke omzettingen zijn tot dusver in hoofdzaak gebaseerd op de thermische uitzetting van gassen volgens de bekende gaswet, waarbij het rendement evenredig is met het temperatuurverschil. Voor een hoog rendement zijn daarbij hoge temperaturen noodzakelijk. Er is echter een overvloed aan lage-temperatuur-energie op aarde aanwezig, zoals geowarmte, afvalwarmte en zonne-energie, die in het algemeen als lage-temperatuur-energie kunnen worden aangeduid. Tot dusver geeft het problemen dergelijke goedkope lage-temperatuur-energie te benutten en er bestaat aldus behoefte aan een werkwijze en inrichting w-armee men in staat is lage-temperatuur-energie rendabel aan te wenden, zoals voor het aandrijven van motoren en dergelijke.
De uitvinding is erop gericht andere media dan gassen, waarmede dit in hoofdzaak geschiedde, toe te passen en in plaats van gas gebruik te maken van in hoofdzaak vloeistoffen, waarbij door een speciaal ontworpen, trapsgewijze thermische regeneratie de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding op rendabele wijze toepasbaar zijn.
Er is reeds voorgesteld gebruik te maken van de uitzetting van water, zoals beschreven in een artikel door J.F.J. Malone (Journal of The Royal Society of Arts, 12 juni 1931, blz. 680-603). Deze werkte met uitzetting van water bij een temperatuur tussen 20 en 27G°C en drukken van ca. 700 bar, waarbij een rendement van 25¾ zou zijn behaald. Deze vloeistofmotor van Malone is besproken in een bericht van de Longman Group Limited 1972, blz. 78 en 90. Het is duidelijk dat een groot bezwaar van deze machine de gigantische omvang daarvan betreft, vanwege de lage uitzettingscoëfficiënt van water, waarbij tevens de zeer hoge drukken van ca. 700 atmosfeer nodig waren. Bij een dergelijke konstructie ontstaan dichtingsproblemen omdat de hoge druk direkt op de motor inwerkt. Tevens vindt de warmteregene-ratie onder druk plaats. In het Longman artikel blz. 90, wordt opgemerkt dat in de thermodynamica deze variant geheel over het hoofd is gezien en verder niet is doorgezet. Voor zover aanvraagster bekend zijn er op dit gebied dan ook geen verdere ontwikkelingen gesignaleerd.
Gelet op de bovengenoemde nadelen van deze variant is het duidelijk dat er weinig aanleiding was het onderzoek voort te zetten en te trachten een alternatief voor de gewone en sindsdien geperfectioneerde verbrandingsmotor te vinden.
Aldus is het hoofddoel van de uitvinding te voorzien in een werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige energie in mechanische energie, waarbij men gebruik maakt van de uitzetting van speciale materialen, in het bijzonder vloeistoffen, voor een dergelijke omzetting. Gebleken is dat men door toepassing van bepaalde vloeistoffen, in het bijzonder koolwaterstoffen, zoals paraffinen en derivaten daarvan, als uitzettingsmedia bij betrekkelijk lage temperaturen hoge drukken kan opwekken die voor aandrijvingsdoeleinden bruikbaar zijn, terwijl het rendement door een speciaal uitgevoerde trapsgewijze warmteregeneratie bij atmosferische druk op een geschikte waarde kan worden gebracht.
Aldus is de uitvinding gericht op een werkwijze voor het omzetten van laagwaardige energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsmedium, welke uitzetting wordt omgezet in mechanische druk, bij voorbeeld een op een zuiger uitgeoefende druk, welk medium in een cyclus met een thermisch medium wordt gekoeld en verwarmd, met het kenmerk, dat de verwarming en koeling worden uitgevoerd door het uitzettingsmedium trapsgewijze te verwarmen en te koelen in een veelvoud van trappen zonder dat delen van het thermische medium met verschillende temperaturen onderling worden vermengd, welke behandeling in een cyclus wordt uitgevoerd. Voorts omvat de uitvinding een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze, welke hierna als hydrothermische generator zal worden aangeduid.
In de werkwijze wordt bij voorkeur als uitzettingsmedium gebruik gemaakt van het materiaal met een hoge uitzettingscoëfftciënt in een relatief laag temperatuurtrajekt, dat bij voorkeur de omgevings- temperatuur omvat. Als zodanig medium blijken verzadigde koolwaterstoffen, die eventueel inerte substituenten bevatten en derivaten daarvan geschikt te zijn, in het bijzonder paraffinen die bij atmosferische druk en een temperatuur tussen waarden van omgevingstemperatuur tot ca. 7G-8Q°C uitzettingscoëfficiënten vertonen van de orde van 15%. Onder paraffine wordt hierbij een mengsel van vaste koolwaterstoffen verstaan die uit de hogerkokende aardoliefrakties zijn gekristalliseerd. Deze hoofdbestanddelen zijn algemeen alkanen met rechte ketens.
De in de handel verkrijgbare paraffinen bevatten echter ook enige hoeveelheden vaste vertakte of cyclische koolwaterstoffen en soms ook een klein percentage vloeibare olie. Voor de uitvinding zijn de in de handel verkrijgbare paraffinen, zoals destillaatparaffinen en wassoorten enz., bruikbaar, alsmede mengsels en kombinaties van deze produk-ten. Ook hiervan afgeleide derivaten, waarvan het smeltgedrag niet wezenlijk is veranderd en die voor de doeleinden van de uitvinding als inert kunnen worden beschouwd, zijn bruikbaar. Ook andere zware koolwaterstoffen verkregen uit de verwerking van aardolie, zoals ex-traktieresiduen, teermaterialen enz. zijn bruikbaar, voor zover zij in het genoemde temperatuurgebied grotendeels vloeibaar zijn. Voorts blijken vetzuren met lange ketens, bij voorbeeld meer dan 10 C.atm., in het bijzonder die welke in het beoogde temperatuurgebied vloeibaar of half-vast zijn, zoals stearinezuur en mengsels van dergelijke vetzuren, bij voorkeur verzadigde vetzuren, zeer geschikt te zijn.
Men zie bij voorbeeld Handbook of Chemistry, 1954, blz. 2066 en 2067, waarin paraffine en teer worden genoemd. Uit de genoemde passages blijkt dat de kritische uitzettingscoëfficiënten van deze mate- -4 rialen respectievelijk 5,88 en 6,8 x 10 zijn. Uit blz. 2067 blijkt voor paraffinen dat de lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt bij temperaturen van 38-49°C aanzienlijk hoger ligt dan bij temperaturen van 16 tot 38 respectievelijk 0 tot 16°C.
De gebruikte materialen kunnaiin het lage-temperatuurgebied vast zijn, terwijl zij tijdens de verwartningscyclus smelten. Bij voorkeur gebruikt men stoffen waarbij de grootste uitzetting wordt bereikt in een relatief laag temperatuurtrajekt, in het bijzonder een trajekt dat de omgevingstemperatuur omvat. Het is duidelijk dat men in een dergelijk temperatuurtrajekt het meest economisch kan werken terwijl tevens afvalwarmte en dergelijke het best kan worden benut.
Bij de uitzetting van de voornoemde media worden grote drukken opgewekt. Zoals bekend is vloeistof niet samendrukbaar als gevolg waarvan in de onderhavige uitvinding drukken kunnen worden bereikt van ca. 1000 bar. Door toepassing van het uitzettingsmedium volgens de uitvinding kan men aldus door deze hoge druk gekombineerd met een relatief hoge uitzetting bij gematigde temperaturen een relatief hoge potentiële energie (weg x druk) bereiken en aanwenden. A .dus worden voornoemde media bij voorkeur in drukbuizen opgenomen die een betrekkelijk kleine diameter ten opzichte van de lengte hebben om genoemde drukken op te vangen. De koppeling met bij voorbeeld een hydraulische motor wordt tot stand gebracht door de door thermische uitzetting opgewekte druk te laten inwerken op een plunjer die daardoor wordt verplaatst. Bij voorkeur worden de in het uitzettingsmedium opgewekte hoge drukken eerst in lagere drukken omgezet, welke laatste aan bij voorbeeld een hydraulische motor worden doorgegeven. Men gebruikt hiervoor een ten opzichte van de eerste plunjer aanzienlijk grotere zuiger waardoor de drukken worden gereduceerd, welke grote zuiger in een oliecilinder loopt en een hydraulisch medium verplaatst. Er wordt gebruik gemaakt van een veelvoud van drukgroepen, waaronder worden verstaan een aantal samenwerkende regeneratiecilinders, welke cilinders afzonderlijk een aantal drukbuizen met thermisch medium omvatten, welke cyclisch worden verhit en gekoeld en die via de grote cilinder het hydraulische medium over een buffer naar de aan te drijven hydraulische motor stuwen.
Bij deze opstelling is het van bijzonder belang dat de warmte op efficiënte wijze wordt geregenereerd om het proces rendabel te laten verlopen. Onder thermisch medium verstaat men medium, zoals water of een andere vloeistof, waarmee de drukbuizen in een regeneratiecilin-der worden gekoeld en verwarmd.
De hydrothermische generator volgens de uitvinding voor het uitvoeren van de voornoemde werkwijze omvat één of meer geïsoleerde regeneratiecilinders, in welke cilinder(s) een veelvoud van drukbuizen is gemonteerd, in welke buizen het eerder gedefinieerde uitzettingsmedium is opgenomen, welke regeneratiecilinder met een lage drukcilinder is gekoppeld, in welke regeneratiecilinder een thermisch medium voor het regenereren van warmte circuleerbaar is, waarbij in genoemde regeneratiecilinders scheidingszuigers aanwezig zijn die beletten dat tijdens de regeneratie warm en koud thermisch medium worden gemengd. De inrichting bevat bij voorkeur een aantal regene- ratiecilinders welke zelf een reeks drukbuizen bevatten, bij voorbeeld 3-10 of meer, afhankelijk van de konstruktie. Men zal het aantal regeneratiecilinders en drukbuizen instellen, afhankelijk van de beoogde toepassingen.
Het is een bijzonder kenmerk van de hydrothermische generator volgens de uitvinding dat in de regeneratiecilinders verplaatsbare of zwevende scheidingszuigers aanwezig zijn die zodanig zijn ingericht dat de inhouden van afzonderlijke regeneratiecilinders, die verschillende temperaturen hebben, niet kunnen worden vermengd. De generator is voorts daardoor gekenmerkt dat twee of meer groepen regeneratiecilinders tussen warm- en koudreservoirs zijn aangesloten, waarbij in het koude gedeelte een doseerpomp met besturingsorgaan aanwezig is, welke doseerpomp een zodanige slag heeft dat de verplaatsing daarvan enigszins groter of nagenoeg gelijk is aan die van de regeneratie-cilinder in een drukgroep, waarbij het ene stel cilinders koud wordt en het andere wordt verwarmd en de in de regeneratiecilinders aanwezige scheidingszuigers menging van thermisch medium tussen regene-ratiecilinders voorkomen. Volgens een ander kenmerk zijn de drukbuizen in verhouding lang en dun uitgevoerd, waardoor zij hoge drukken kunnen opnemen, terwijl de wanddikte zo gering mogelijk is voor een gunstig warmtetransport.
De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van de tekening, waarvan de figuren de volgende betekenissen hebben:
Figuur 1 is een grafiek van de uitzettingscoëfficiënt van twee soorten paraffinen A en B in het werktemperatuurgebied van 20 tot 60°C, waarbij de waarden zijn bepaald van 70 cm3 paraffine.
Figuur 2 is een doorsnede van de hydrothermische generator volgens de uitvinding, waarbij twee regeneratiecilinders, met daarin druk-pijpen met uitzettingsmedium, alsmede de aansluiting met de werkcilin-ders zijn aangegeven.
Figuur 3 is een doorsnede langs de lijn A-B van figuur 2, die de onderlinge opstelling van de regeneratiecilinders, waarvan er vijf zijn getekend, met zeven drukpijpen in elke regeneratiecilin-der, weergeeft.
Figuren 4a, 4b en 4c geven een schematische voorstelling van het verloop van de thermische regeneratie in een regeneratiecilinder, waarbij voor het vereenvoudigen van de illustratie de regeneratie- cilinders in de tekening in lijn achter elkaar zijn geplaatst.
Figuur 5 toont een schematische doorsnede volgens figuur 3, waarin de twee standen van de kranen in de cyclus aangegeven in figuren 4a, 4b en 4c worden getoond.
Figuur 6 geeft schematisch de opstelling van het aandrijvende deel van de lagedrukcilinder van de hydrothermische generator, waarbij de regeneratiecilinders ter wille van de eenvoud zijn weggelaten.
In figuur 1 wordt een grafiek van de uitzetting van twee soorten paraffinen A en B ten opzichte van de temperatuur geïllustreerd. Op de X-as wordt de temperatuur aangegeven in °C en op de Y-as de uitzetting in kubieke centimeter. De krommen werden bepaald door uit te gaan van 70 cm3 paraffine dat in een tijdsverloop van 24 minuten vanuit de vaste toestand werd verhit. Paraffine A heeft een smeltpunt van 42-44 °C en paraffine B van circa 55°C, hetgeen in de grafiek met een kruisje is aangegeven. Beide krommen vertonen een sterke stijging van de uitzetting voorbij het smeltpunt, waarbij kromme A naar lagere temperaturen is verschoven. Uit de grafiek blijkt dat de paraffinen niet in het gehele temperatuurtrajekt, waarbij men wenst te werken, vloeibaar behoeven te zijn. Het heeft echter bijzondere voorkeur dat het medium in het kritische temperatuurgebied uitsluitend in vloeibare vorm aanwezig is. De grafiek laat verder zien dat men een aanzienlijke uitzetting kan bereiken die voor bij voorbeeld paraffine B bij 1 bar druk in het gebied van 35 tot 60°C circa 16% bedraagt.
In figuur 2 wordt een doorsnede van de hydrothermische generator met de regeneratiecilinders en de aansluiting aan de (niet weergegeven) hydraulische motor geïllustreerd, waarin het principe van de uitvinding wordt benut. Het hogedrukgedeelte bestaat uit een isolerende re-generatieilinder 1, waarin evenwijdige drukbuizen 3 aanwezig zijn waarin zich uitzettingsmedium 4 volgens de uitvinding, zoals paraffine bevindt. Bij voorkeur is voor een doelmatige regeneratie de hoeveelheid thermisch medium van dezelfde grootte-orde als de hoeveelheid uitzettingsmedium in een regeneratiecilinder. Het thermisch medium, bij voorbeeld water, wordt door 2 aangegeven. De drukbuizen 3 zijn via een spruitstuk 5, koppeling 6 met isolatie -7, via plunjercilin-der 8 waarin zich plunjer 9 bevindt, aan de plunjercilinder 13 aangesloten. Punjer 9 is gekoppeld aan een zuiger 12 die in de cilinder 13 beweegt. De plunjercilinder is vastgemaakt met sluitmoer 22in een tussenplaat 18 terwijl achter de sluitmoer 11 labyrinth- dichtringen zijn aangegeven. Cilinder 13 is met trekbouten in tussenplaten 18 en 19 bevestigd. De cilinder 13 staat in verbinding met een olieleiding 20. In de regeneratiecilinder 20 bevindt zich tevens een toevoer en afvoer voor thermisch medium, welke verwisseld kunnen zijn. Met 14 wordt de verdringerzuiger of scheidingszuiger aangegeven, die in de isolerende regeneratiecilinder verschuifbaar is. Deze zuiger belet dat tijdens bedrijf van de ene naar de andere regeneratiecilinder verplaatste hoeveelheden thermisch medium onderling zouden worden vermengd. Met 23 wordt een differentieel aangegeven die de cycluskranen 36 en 37 beurtelings bestuurd.
Figuur 3 geeft de onderlinge opstelling van de regeneratiecilin-ders in de doorsnede A-B van figuur 2 aan. De kraan 36 bevindt zich centraal in de tekening, waarvan de stand nader wordt toegelicht in figuur 5.
De werking van de regeneratiecyclus wordt thans toegelicht door figuren 4a, 4b en 4c. In deze figuren worden met K en W koudwater-en warmwaterreservoirs aangeduid, bij gebruik van water als thermisch medium. Bij koudwaterreservoir K bevindt zich doseerpomp 33 die door middel van excentriek 35 konstant water naar de te koelen regeneratiecilinder met drukpijpen stuurt. De doseerpomp is zodanig ingesteld dat het in één slag getransporteerde medium een volume heeft dat nagenoeg gelijk is aan of iets meer dan het volume van de afzonderlijke regeneratiecilinders, waarvan er vijf zijn getekend. Met 39 wordt een taktkraan aangegeven die de stroomrichting van warm naar koud of omgekeerd instelt. Met 34 worden terugslagkleppen aangegeven.
In figuur 4a stroomt water van het warmwaterreservoir 32 door de onderste reeks cilinders via de taktkraan 39 naar het koudwaterreservoir 31. Bij het naar boven bewegen van de plunjer van de doseerpomp 33 (pijl 38) wordt een vaste hoeveelheid vloeistof, in dit geval water, via de terugslagklep 34 naar de bovenste reeks cilinders vervoert. Deze hoeveelheid is zodanig ingesteld dat de scheidings-zuigers 14 zich van de bovenste stand naar de onderste stand respek-tievelijk de onderste stand naar de bovenste stand bewegen, en aldus deze vaste hoeveelheid water één regeneratiecilinder verder wordt bewogen. Dezelfde handeling wordt in tegengestelde richting in de onderste hogedruktank uitgevoerd.
In figuur 4b, die de toestand weergeeft na de beëindiging van de in figuur 4a aangegeven trap, waarbij de kranen 36 en 37 van stand zijn verwisseld, beweegt de doseerpomp zich naar beneden (pijl 38), waardoor eenzelfde hoeveelheid water, zoals in figuur 4a, wordt verplaatst die nu via de onderste terugslagklep 34 in de schuif 39 in tegengestelde richting stroomt als in figuur 4a. Na beëindiging van deze trap bevinden zich de scheidingszuigers aldus in dezelfde stand als in figuur 4a.
In figuur 4c is dezelfde uitgangstoestand als in figuur 4a bereikt met dien verstande dat thans de taktkraan 39 is verplaatst, als aangegeven, waardoor de stroomrichtingen van het koude en warme water worden omgekeerd zodat nu de onderste groep koud en het bovenste warm wordt. De door de doseerpomp 33 verplaatsbare hoeveelheid water loopt nu door de onderste reeks regeneratiecilinders trapsgewijze naar het warmwaterreservoir 32, terwijl in de bovenste eveneens de stroomrichting is omgekeerd en deze groep cilinders wordt verwarmd.
De omschakeling van de stroomrichting door verplaatsing van de takt-schuif 39 kan op elektrische of mechanische of op andere wijze geschieden, bij voorbeeld door een door de excentriek afgegeven signaal.
Men kan het aantal doseerslagen in elke cyclus afhankelijk van de gegeven situatie instellen, maar het is duidelijk dat door het "stapsgewijze" transport van koud en warm medium tussen twee uiterste temperaturen meerdere doseerslagen nodig zijn. Men bereikt reeds goede resultaten met zeven slagen voordat wordt omgeschakeld op de andere stroomrichting. Opgemerkt wordt dat ter wille van de duidelijkheid in figuren 4a, 4b en 4c de aansluitingen van de regeneratiecilinders op de hydraulische motor niet zijn weergegeven.
In figuur 5 worden de twee standen van de kranen 36 en 37 in bovenaanzicht aangegeven. De standen van de kranen 36 en 37 zijn steeds verschillend, dat wil zeggen wanneer kraan 36 wordt omgeschakeld wordt tegelijkertijd kraan 37 omgeschakeld door middel van differentieel 23.
In figuur 6 wordt tenslotte schematisch de aansluiting van de door de regeneratiecilinders aangedreven cilinders met de hydraulische motor aangegeven. Aan twee kanten werken vijf cilinders op het hydraulische reservoir in, door middel van leidingen voorzien van kleppen 53, die enerzijds verbinding geven met een buffer 54, die werkt als een hydropneumatische accu, en anderzijds met de leidingen 51 die met de hydraulische motor in verbinding staan via een kraan 52. De zuigers in de vijf cilinders zijn elk in een andere stand getekend behorende bij de temperatuurwaarden in de afzonderlijke cilinders, zoals overeenkomt met de toelichting op figuren 4a, 4b en 4c.
In de tekening is voorts nog een opvangbuffer 55 en een by-pass-kraan 56 weergegeven. Motor 50 die bij voorbeeld de torusmotor volgens het Amerikaans octrooischrift 4.636.157 is of elke andere hydraulische motor, wordt in de pijlrichting aangedreven door een hydraulisch medium.
In de nu volgende tabel wordt als voorbeeld het temperatuurver-loop gegeven wanneer men vijf regeneratiecilinders heeft die in zeven slagen thermisch worden geregenereerd. Het koudwaterreservoir heeft daarbij een temperatuur van 20°C en het warmwaterreservoir van 80°C. In de bovenste reeks vindt opwarming plaats waarbij steeds een ingestelde hoeveelheid water in de bovenste reeks wordt geplaatst.
Men gaat uit van de toestand in balans waarbij de eerste cilinder gerekend vanaf het warmwaterreservoir een temperatuur van 51,5°C heeft en de laatste cilinder 20,2°C. In de volgende plaatsvindende slag wordt water van 80°C in cilinder met 51,5°C ingevoerd, water van 51,5°C wordt in de tweede cilinder met 38°C ingevoerd, enz. De temperatuur die zich in elke volgende cilinder instelt is het gemiddelde van de oorspronkelijke temperatuur en de temperatuur van de ingevoerde waterhoeveelheid. In de voorkeursuitvoeringsvorm wordt namelijk de inhoud van het uitzettingsmedium en het thermisch medium in de regeneratiecilinder als nagenoeg gelijk gekozen. Na 7 dagen bereikt men dan het temperatuurevenwicht zoals in de onderste rij aangegeven Vanuit deze toestand wordt de stroomrichting omgekeerd en vindt de koeling plaats op analoge wijze als voor de opwarming vermeld. Zoals in deze tabel duidelijk is gaat geen onnodige warmte verloren door menging van koude met zeer warme vloeistof. Men bereikt weliswaar geen eindtemperatuur van 80°C voor alle cilinders, maar dit is voor een goede werking van de generator niet noodzakelijk. Zoals uit figuur 6 blijkt nemen de aandrijfzuigers voor het hydraulische medium alle een andere eindstand in, waarbij egalisatie plaatsvindt door de aanwezigheid van het buffermedium.
Tabel
Temperatuurverloop in regeneratiecilinder (5, zie figuur 3jr Warm: 80°C - Slagen: 7 - Koud: 20°C
51 ,5 38,0 22,4 21 ,9 20,2 65.8 44,8 37,2 24,6 21 ,1 72.9 55,3 38,7 28,7 22,8 76.4 64,1 47,0 33,7 25,8 78,2 70,3 55,5 40,3 29,7 28,0 79.1 74,2 62,9 47,9 35,0 79,6 76,2 68,6 55,4 41,5 79.8 78,1 72,6 62,0 48,5 79.8 78,1 72,6 62,0 48,5 78.9 75,4 67,3 55,2 34,2 77.2 71 ,3 61 ,3 44,7 27,1 74.2 66,3 53,0 35,9 23,6 72,0 70,3 59,7 44,5 29,7 21,8 65,0 52,1 37,1 25,8 20,9 58.5 44,6 31,4 23,3 20,4 51.5 38,0 27,4 21,9 20,2
Claims (14)
1» Werkwijze voor het omzetten van thermische energie in mechanische energie door uitzetting van een niet-gasvormig medium, welke uitzetting voor aandrijvingsdoeleinden of anderszins wordt toegepast, welk uitzettingsmedium aan een temperatuurkringloop wordt onderworpen, met het kenmerk, dat een inert, in hoofdzaak vloeibaar uitzet-tingsmedium wordt toegepast dat in een relatief laag temperatuurge-bied tot niet hoger dan circa 80°C een zo hoog mogelijke uitzettings-coëfficient van ten minste 5 vol.% heeft, welk medium is opgesloten in drukbuizen met zodanige lengte/diameterverhoudingen dat zij relatief hoge drukken kunnen weerstaan, welke drukbuizen zijn opgenomen in een regeneratiecilinder en welke drukbuizen stapsgewijze worden verhit of gekoeld door een in de regeneratiecilinder circulerend thermisch medium dat tussen een koudereservoir en een warmtereservoir circuleert zonder dat delen van thermisch medium met verschillende temperaturen onderling worden vermengd.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het thermisch medium stapsgewijze in een gedoseerde hoeveelheid die ten minste gelijk is aan de inhoud van een regeneratiecilinder van de ene regeneratiecilinder naar de andere wordt verplaatst, waarbij vermenging van thermisch medium van verschillende regeneratiecilinders wordt voorkomen door tussen de drukbuizen in de regeneratiecilinder scheidingszuigers aan te brengen.
3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat steeds twee drukgroepen met meerdere regeneratiecilinders stapsgewijze worden verwarmd respectievelijk gekoeld en na beëindiging van één cyclus de stroomrichting van het thermische medium wordt omgeschakeld.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat ten minste vijf regeneratiecilinders per groep aanwezig zijn, die elk ten minste zeven drukbuizen bevatten, welke cilinders ten opzichte van de stroomrichting van het thermische medium in serie zijn geschakeld.
5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de regeneratiecilinders met drukbuizen via een tussenplunjer parallel zijn geschakeld ten opzichte van een buffer, welke laatste direkt in verbinding staat met een aan te drijven hydraulische motor of soortgelijke inrichting.
6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de hoeveelheid thermisch medium in een regeneratiecilinder ten minste gelijk is aan de hoeveelheid uitzettingsmedium, en bij voorkeur enigszins hoger.
7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat als uitzettingsmedium een lange koolwaterstof die bij voorkeur verzadigd is, in het bijzonder een paraffine, gesubstitueerde produkten daarvan, alsmede vetzuren met ten minste 10 koolstofatomen en gesubstitueerde produkten daarvan worden toegepast.
8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat paraffinen met uitzettingscoëfficiënten bij atmosferische druk van 10-20% in een temperatuurgebied van 20 tot 80°C worden gebruikt.
9. Hydrothermische generator voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat deze omvat één of meer drukgroepen van regeneratiecilinders (1) uit isolerend materiaal, voorzien van meerdere drukbuizen (3) gevuld met uitzettingsmedium (4), de drukbuizen (3) zijn omgeven door een thermisch medium (2), welke drukbuizen in de regeneratiecilinder (1) in verbinding staan met een plunjercilinder (8) waarop het .drukmedium inwerkt, welke plunjer-cilinder (8) verder is gekoppeld met een aandrijfmechanisme, welke regeneratiecilinders (1) in groepen in serie zijn geschakeld ten opzichte van de stroomrichting van het thermische medium (2) maar parallel ten opzichte van koud- en warmtereservoirs (31, 32), in elke regeneratiecilinder (1) een scheidingszuiger (14) aanwezig is die belet dat stapsgewijze circulerende thermische media met verschillende temperaturen worden vermengd, alsmede een schakel kraan (39) voor het na elke verwarmings- respectievelijk koelcyclus omkeren van de richting van de thermische kringloop.
10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat twee of meer drukgroepen tussen de warmte- en koudereservoirs parallel zijn geschakeld maar onderling door middel van een kraan (39) in serie staan ten opzichte van hetcirculerende thermische medium.
11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat vijf regeneratiecilinders die elk zeven drukbuizen bevatten in de thermische kringloop zijn geschakeld.
12. Inrichting volgens conclusies 9-11, voorzien van een takt-kraan (39) en bijbehorend mechanisme voor het omschakelen van de koel- en verwarmingskring!open.
13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat twee kranen (36, 37) zijn voorzien die in takt met een pomp (33) zijn geschakeld en de regeneratiestroom omkeren.
14. Inrichting volgens conclusies 9-13, met het kenmerk, dat de regeneratiecilinder zodanig is ingericht dat de hoeveelheid thermisch medium ten minste gelijk is aan of iets hoger dan de hoeveelheid in de drukbuizen aanwezig thermisch medium.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8801578A NL8801578A (nl) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsmedium. |
AU38448/89A AU3844889A (en) | 1988-06-21 | 1989-06-19 | Process and apparatus for conversion of low value thermal energy in mechanical energy by thermal expansion of an expansion medium |
PCT/NL1989/000051 WO1989012748A1 (en) | 1988-06-21 | 1989-06-19 | Process and apparatus for conversion of low value thermal energy in mechanical energy by thermal expansion of an expansion medium |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8801578A NL8801578A (nl) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsmedium. |
NL8801578 | 1988-06-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8801578A true NL8801578A (nl) | 1990-01-16 |
Family
ID=19852496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8801578A NL8801578A (nl) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsmedium. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU3844889A (nl) |
NL (1) | NL8801578A (nl) |
WO (1) | WO1989012748A1 (nl) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100095669A1 (en) * | 2007-03-16 | 2010-04-22 | Csir | Wax Actuator and a Method of Actuating by Means of a Wax Actuator |
JP5020408B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-09-05 | エクセンコーテック アーベー | 熱エネルギを再生するエネルギシステムおよび方法 |
WO2010074616A1 (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Exencotech Ab | An energy cell |
US8800280B2 (en) | 2010-04-15 | 2014-08-12 | Gershon Machine Ltd. | Generator |
US9540963B2 (en) | 2011-04-14 | 2017-01-10 | Gershon Machine Ltd. | Generator |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1487664A (en) * | 1923-02-27 | 1924-03-18 | Malone John Fox Jennens | Heat engine |
US4086769A (en) * | 1975-05-19 | 1978-05-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Compound memory engine |
FR2345601A1 (fr) * | 1976-01-30 | 1977-10-21 | Le Duault Maurice | Moteur a variations de temperature |
US4283915A (en) * | 1976-04-14 | 1981-08-18 | David P. McConnell | Hydraulic fluid generator |
JPS5343153A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-19 | Masayasu Negishi | Heat engine |
DE3034791A1 (de) * | 1979-03-06 | 1982-07-08 | Frobert Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Michaelis | Arbeitszylinder von linearmotoren fuer solar-pumpen |
US4488403A (en) * | 1983-02-28 | 1984-12-18 | Barto John A | Reciprocating thermal actuator |
-
1988
- 1988-06-21 NL NL8801578A patent/NL8801578A/nl not_active Application Discontinuation
-
1989
- 1989-06-19 WO PCT/NL1989/000051 patent/WO1989012748A1/en unknown
- 1989-06-19 AU AU38448/89A patent/AU3844889A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3844889A (en) | 1990-01-12 |
WO1989012748A1 (en) | 1989-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3532710B1 (de) | Energiespeichervorrichtung sowie verfahren zur speicherung von energie | |
CA2484615C (en) | Engine for converting thermal energy to stored energy | |
DE102008042828B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses | |
AT502402B1 (de) | Verfahren zur umwandlung thermischer energie in mechanische arbeit | |
CN103732864A (zh) | 蒸气动力循环*** | |
WO1986002408A1 (en) | Gas compressor directly driven by heat energy | |
US3489159A (en) | Method and apparatus for pressurizing and depressurizing of fluids | |
NL8801578A (nl) | Werkwijze en inrichting voor het omzetten van laagwaardige thermische energie in mechanische energie door thermische uitzetting van een uitzettingsmedium. | |
EP3186506A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum speichern von energie | |
CA2652928A1 (en) | Method and device for converting thermal energy into mechanical work | |
NL1004950C2 (nl) | Werkwijze en inrichting voor het omzetten van warmte-energie in arbeid. | |
WO2003008075A1 (de) | Umkehrosmosevorrichtung | |
CN101970874B (zh) | 一种用于再生热能的***和方法 | |
AU2008314315A2 (en) | Thermohydraulic method for increasing the pressure of diverse working fluids and application thereof | |
DE102015105878B3 (de) | Überkritischer Kreisprozess mit isothermer Expansion und Freikolben-Wärmekraftmaschine mit hydraulischer Energieauskopplung für diesen Kreisprozess | |
EP0178348A1 (de) | Durch Wärmezufuhr direkt betriebener Gasverdichter | |
DE102006028561B3 (de) | Zwei-Zylinder-Hydrostirling-Maschine mit Hydraulikmotor | |
EP1509690B1 (de) | Verfahren und einrichtung zur umwandlung von wärmeenergie in kinetische energie | |
US20230358215A1 (en) | Solar power system | |
EP2453126A1 (de) | Verfahren zum Betreiben zweier Stirlingprozesse und Vorrichtung mit zwei Stirlingmaschinen | |
DE459442C (de) | Aus einem Hochdruckteil und einem Niederdruckteil bestehende, mit geschlossenem UEberdruckkreislauf und mit Waermespeicher arbeitende Brennkraftmaschine | |
DE19906958C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Energie | |
DE4124729A1 (de) | Durch aeussere waermezufuhr betriebene thermohydraulische arbeits- oder waermemaschine | |
AT500640B1 (de) | Verfahren und einrichtung zur umwandlung von wärmeenergie in kinetische energie | |
NL1037581C2 (nl) | Energiewinning uit laagwaardige warmte. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BV | The patent application has lapsed |